تحليل عددي و ميداني مكانيزم انفجار تك‌چال در توده‌سنگ كنگلومراي سد گتوند عليا

Numerical and field analysis of single-hole blasting mechanism in conglomerate rock mass of Gotvand Olya Dam

در بررسي‌هاي تحليلي، ميداني و آزمايشگاهي، براي تشريح چگونگي بارگذاري ديناميكي حاصل از انفجار، روابط متفاوتي توسط محققان مختلف ارايه شده است. نحوه بارگذاري ديناميكي، مقدار حداكثر فشار و نحوه افت فشار پس از خيز مي‌تواند بر نتايج شبيه‌سازي عددي موثر باشد. بررسي‌هاي عددي نشان مي‌دهد كه لرزش‌هاي حاصل از انفجار، ناحيه خرد شده و طول ترك‏هاي شعاعي اطراف چال، به سه فاكتور حداكثر فشار، زمان اعمال بارگذاري و نوع تابع تشريح‌كننده پالس انفجار كه در مجموع بيانگر سطح زير منحني فشارـ زمان است، وابسته‌اند. در اين مقاله، روابط مختلف بارگذاري ديناميكي در نرم‏افزار عددي المان مجزاي UDEC شبيه‌سازي شده و نتايج آن با آزمايش ميداني انفجار PETN در توده‏سنگ كنگلومراي منطقه سد گتوند عليا مقايسه گرديده است. با توجه به خصوصيات متقابل ماده منفجره و توده‌سنگ، حداكثر فشار انفجار اعمال شده به ديواره چال با استفاده از روابط نيمه‌تجربي ليو و تيدمان و رابطه گاما، برابر 59/4 گيگا پاسكال در نظر گرفته شده است. در آزمايش‌هاي ميداني، طول ترك‏هاي شعاعي 1 متر و لرزش‌هاي ناشي از انفجار در فواصل 5 و 12 متري به ترتيب، برابر با 36/42 و 91/7 ميلي‌متر بر ثانيه اندازه‌گيري شد. نتايج بررسي‌هاي عددي نشان مي‌دهد كه تابع پيشنهادي يون و ژيون، انطباق مناسبي با اندازه‌گيري‌هاي ميداني دارد.

Several relations are presented in order to specify blasting dynamic loading associated with analytical, field and experimental analysis. Dynamic loading type, maximum pressure and consequent duration time can affect the numerical simulation results of fragmentations, damage zone and maximum radial crack length in the vicinity of the blast hole and ground vibrations. These in turn depend on the maximum explosion pressure, applied loading time and the type of explosion function (pressure versus time) which determine the area under the pressure-time curve. In this article, different common correlations for dynamic loading of explosions are simulated using UDEC numerical discrete element software and the results are compared with field studies obtained from PETN explosions used in the conglomerate rockmass in GotvandOlya dam. Considering the mutual explosive and rockmass characteristics, the maximum applied pressure to the blast hole was found to be 4.59GPa based on both Liu and Tidman semi-empirical relationship and Gamma constant law. Results of numerical and field studies suggest that Yon and Jeon relation coincide with the field study data, considering the 1.0m radial crack length, ground vibrations recorded during the field tests at 5m and 12m distances from the blast hole are 42.36 and 7.91 mm/s, respectively.